基于8255A和ADC0809壓力控制系統的設計實現

邱 燁 馬 棟 羅 維 葛亦斌

[摘要]基于8255A和ADC0809芯片設計實現壓力控制系統，主要應用于用風門控制風道壓力的情況之下。主要用到的硬件有傳感器、步進電機和CPU外圍接口芯片可編程外圍接口芯片——8255A，A／D轉換器AOC0809。系統既可以節省人力資源，又可以使這項繁瑣而又難實現的工作變得簡單又輕松。真正實現我們所謂的監測和控制。

[關鍵詞]壓力控制系統風道壓力8255A傳感器

中圖分類號：TM4文獻標識碼：A文章編號：1671—7597(2009)1020028--01

一、引言

我們經常要控制壓力在某一范圍內變化，是壓力不超過某以上限值也不低于某一下限值。而壓力控制系統在實際中也有較廣泛的應用。

實例1：某大型化肥廠輔助鍋爐生產10Mpa的高壓蒸汽。在正常情況下，高壓蒸汽全部通過高壓蒸汽透平，然后抽氣得4Mpa的中壓蒸汽。中壓蒸汽又分別通過空壓機、原料壓縮機、冰機等蒸汽透平，充分利用了整齊的能量。為了確保蒸汽透平整長運轉，要求高壓蒸汽壓力不致過高(<10.2Mpa)，要求低壓蒸汽不致鍋底(>3.8)但并不要求壓力維持在某一值不變。

實例2：如果要控制水塔內的水在一定的范圍內，當管線水壓低于設定的下限時，控制補水泵開啟，自動補水。當管線水位上升至上限時，控制補水泵停止工作。

由此，我們想到，如何控制其壓力大小，使其在一定的范圍內按照我們的期望變化。

對于在由風門控制的風道系統中，由人工來監測和控制風門附近的壓力是一項很繁瑣的工作，因為監測要求監測者進到再次行連續的不間斷的循環工作。監測之后要進行判斷，并在數據不符合要求的情況下進行循環控制，直監測時所得的數據符合要求為止。而且，在某些情況下人工控制是很難實現的，例如，當監測對象的壓力很大的時候，或者是監測對象很難接近的時候。

為此，我們目前很需要開發一種簡單的壓力控制系統來替代人的工作。這樣既可以節省人力資源，又可以使這項繁瑣而又難實現的工作變得簡單又輕松。真正實現我們所謂的監測和控制。

二、電路設計及其功能

(一)設計任務

該設計項目要完成一個壓力控制系統。實現中要用到的硬件有傳感器、步進電機和CPU外圍接口芯片可編程外圍接口芯片——8255A，A／D轉換器ADC0809。本實驗要求設計的壓力控制系統要求具有以下功能：應用于用風門控制風道壓力的情況下。其中風門附近裝有傳感器可以采集瞬時的壓力大小，并轉換為0～5v的模擬信號，送給壓力控制系統。該壓力控制系統可以根據接收到的模擬信號來判斷風門附近的壓力是否處在正常范圍內，如果正常，則繼續檢測；如果超出范圍，系統則通過步進電機來控制風門的開合。從而達到控制壓力的目的。

(二)部件的主要性能和其所實現功能簡介

1、傳感器。傳感器是一種以測量為目的，以一定的精度把被測量轉換為與之有確定關系的、便于處理的另一種物理量的測量器件。傳感器的輸出信號多為易于處理的電量，如電壓、電流、頻率等。

傳感器由敏感元件(Elastic sensor)、傳感元件及轉換電路三部分組成。敏感元件是在傳感器中直接感受被測量的元件。即被測量x通過傳感器的敏感元件轉換成一與x有確定關系的非電量或其它量。這一非電量通過傳感元件后就被轉換成電參量。轉換電路的作用是將傳感元件輸出的電參量轉換成電壓、電流或頻率量。應該指出，不是所有的傳感器都有敏感、傳感元件之分，有些傳感器是將二者合二為一了。

在該設計中我們應該采用的是壓力傳感器。

壓力傳感器在該設計中要完成的主要功能是代替人工來采集風道風門附近壓力大小的模擬量，并把該模擬量轉換為0～5v的電壓信號送給模／數轉換器。

2、8255A。計算機與外設之間的信息交換帶來了以下一些問題：(1)速度布匹配；(2)信號電平布匹配；(3)信號格式不匹配：(4)時序不匹配。而8255A就是專門為解決與外設之間的不匹配、不協調工作而設置的，一種通用的可編程并行I／O接口芯片，它是微處理器設計的配套電路，也可以用于其他的微處理器系統中。通過對它進行編程，芯片可工作與不同的工作方式。在微型計算機系統中，用8255A作為接口時，通常不需要外加邏輯電路就可直接為CPU與外設提供數據通道因此得到了廣泛的應用。

8255A內部包含了3個8位的輸入輸出端口A、B和C，通過外部的24更輸入輸出線與外設交換數據或進行通信聯絡。各端口在結構和功能上有不同的特點：端口A包含了一個8位的數據輸出鎖存器／緩沖器，一個8位的數據輸入鎖存器，因此A口作輸入輸出時數據均能鎖存。端口B包含了一個8位的數據輸出鎖存器／緩沖器，一個8位的數據輸入緩沖器。端LIC包含了一個8位的數據輸出鎖存器／緩沖器，一個8位的數據輸入緩沖器。無輸入鎖存功能，當他被分成兩個4位端口時，每個端口有一個4位的輸出鎖存器。

三、電路設計原理

我們所設計的壓力控制系統是一個無限的循環系統。在實際應用中從第一次采集被監測對象的受控數據為入口進入循環系統。

我們用傳感器來采集受控對象的模擬數據，并由傳感器將采集到的模擬數據轉換為0～5v的模擬電壓信號。然后，將該模擬電壓信號送到與傳感器相連接的A／D轉換器ADC0809，由CPU控制啟動ADC0809進行模／數轉換，將模擬的電信號轉換為8位的數字量，CPU通過8255A~PC3檢測ADC0809轉換是否完成。轉換結束后，所得的8位數字量被送入CPU進行軟件判斷處理，并由CPU選擇最終的控制方案。CPU經過判斷選擇后確定唯一的控制方案，再通過8255A的A端口PAO、PAl、PA2進行控制三項六拍步進電機來控制風門的開與合。至此，一次循環結束，從第二次采集開始進入下一輪循環。

四、結束語

本文基于傳感器、步進電機和CPU外圍接口芯片8255A，A／D轉換器和ADC0809設計并且實現了壓力控制系統。本系統主要應用于用風門控制風道壓力的情況下。不光節省了人力，還在一定程度上簡化了操作，為實際生產帶來了很大的方便。相信在不久的未來，這種開發簡單，價格低廉，使用方便的壓力控制系統不光會高效應用于風道的壓力測量，還會更加廣泛的應用于各個領域。